Luz
Keywords: Luz, 1564, 1642, 1644, 1660, 1676, 1710, 1827, 1873
La luz (del latín, 'lux, lucis') es el agente físico que hace visibles los objetos. Claridad que irradian los cuerpos en combustión, ignición o incandescencia (DRAE).
En términos físicos, la luz es una onda electromagnética capaz de ser percibida por el ojo humano y cuya frecuencia determina su color.
| Tabla de contenidos |
El espectro electromagnético
En términos generales, el espectro electromagnético abarca, según un orden creciente de frecuencia:
- las ondas de radio
- las microondas
- los rayos infrarrojos
- la luz visible
- la radiación ultravioleta
- los rayos X
- los rayos gamma.
El espectro visible
La luz visible está comprendida en una estrecha franja que va desde los 780 nm (rojo) hasta los 380 nm (violeta). Los colores del espectro se ordenan como en el arco iris, formando el llamado espectro visible.
Frecuencia y longitud de onda se relacionan por la expresión:
donde c es la velocidad de la luz en el vacío.
Objetos visibles
Hay dos tipos de objetos visibles: aquellos que por sí mismos emiten luz y los que la reflejan. El color de estos depende del espectro de la luz que incide y de la absorción del objeto, la cual determina qué ondas son reflejadas.
La luz blanca se produce cuando todas las longitudes de onda del espectro visible están presentes en proporciones iguales.
Teorías sobre la naturaleza de la luz
Teoría corpuscular
Hasta mediados del siglo XVII se creía que la luz estaba formada por corpúsculos que eran emitidos por los focos luminosos, tales como el Sol o la llama de una vela, que viajaban en línea recta y que atravesaban los objetos transparentes pero no los opacos, excitando el sentido de la vista al penetrar en el ojo.
Teoría ondulatoria
A partir de esa fecha empezó a abrirse paso la teoría de que, en realidad, se trataba de algún tipo de fenómeno ondulatorio.
En 1660 Huygens demostró que las leyes de la óptica podían explicarse basándose en la suposición de que la luz tenia naturaleza ondulatoria, aunque en aquel momento la teoría ondulatoria de la luz no fue aceptada.
En 1827 los experimentos de Young y Fresnel sobre interferencias, y otros experiencias posteriores de Foucault sobre medidas de velocidad de la luz en el seno de líquidos, mostraron que la teoría corpuscular era poco apropiada para explicar determinados fenómenos ópticos.
En 1873 los experimentos de Maxwell permitieron demostrar que la velocidad de las ondas electromagnéticas era sensiblemente igual que la hallada para la luz, de donde se dedujo que la naturaleza de esta debia ser la misma. La teoría se demostró cierta en los experimentos realizados por Hertz en 1888 y, hacia finales del siglo XIX, se creía que el conocimiento acerca de la naturaleza de la luz era completo.
Punto de vista actual
Sin embargo, la teoría electromagnética clásica no podía explicar la emisión de electrones por un conductor cuando incide luz sobre su superficie, fenómeno conocido como efecto fotoeléctrico.
El efecto fotoeléctrico fue descubierto por Einstein quien, en 1905, amplió una idea propuesta antes por Planck y postuló que la energía de un haz luminoso se hallaba concentrada en pequeños paquetes, que denominó cuantos de energía. Aun así el fotón tiene una frecuencia, y su energía es proporcional a ella. El mecanismo del efecto fotoeléctrico consistiría en la transferencia de energía de un fotón a un electrón (efecto Compton). Los experimentos de Millikan demostraron que la energía cinética de los fotoelectrones coincidía exactamente con la dada por la fórmula de Einstein.
El punto de vista actual es aceptar el hecho de que la luz parece tener una doble naturaleza que explica de forma diferente los fenómenos de la propagación de la luz y de la interacción de la luz y la materia.
Velocidad de la luz
La velocidad de la luz en el vacío, según la Teoría de la Relatividad de Einstein, es una constante para todos los observadores y se representa mediante la letra c (del latín celeritas). Su valor se asigna arbitrariamente y, a partir de él, se obtienen patrones para la medida del tiempo y del espacio. En el Sistema Internacional de Unidades se toma el valor:
Medición de la velocidad de la luz
Galileo Galilei (1564-1642), físico y astrónomo italiano, fue el primero en intentar medir la velocidad de la luz, pero fue el astrónomo danés Roemer (1644-1710) quien calculó en 1676, a partir de los eclipses de las lunas de Júpiter, que era aproximadamente 225.302 km/s.
Velocidad de las señales
Ninguna señal que contenga información puede transmitirse a velocidades superiores a la velocidad de la luz en el vacío. Este hecho es explicado en el marco de la teoría de la relatividad especial de Einstein y es una consecuencia del Principio de causalidad.
Velocidad de la luz en medios dieléctricos
La luz se propaga a velocidades menores en medios dieléctricos. Cuando en un medio material una partícula supera la velocidad de la luz correspondiente a dicho medio, se produce una emisión secundaria de luz denominada radiación Cherenkov. Este efecto se observa en reactores nucleares que utilizan el agua para apantallar emisiones de neutrones y en los grandes detectores de neutrinos de agua pesada, como el Kamiokande. También se produce un tipo de radiación Cherenkov en la alta atmósfera terrestre, causado por el impacto de rayos cósmicos y otras partículas de muy alta energía.
Cambios en la velocidad de la luz
Algunas teoría cosmológicas apuntan la posibilidad de que el valor de la velocidad de la luz en el vacío podría haber variado a lo largo de la historia del Universo aunque no hay datos observacionales que permitan demostrar esta hipótesis.
¿Se puede superar c?
Numerosas han sido las voces que han dicho que se había superado la velocidad de la luz. Sin embargo, con el desarrollo actual de la física es difícil concebir tal hecho, entre otras cosas porque esta barrera forma parte intrínseca de la estructura del espaciotiempo tal como se concibe. Los físicos actuales sostienen que no es posible superar la velocidad de la luz, algo difícilmente comprensible por los no entendidos en relatividad y que es considerado, frecuentemente, como una visión fundamentalista.
Sin embargo, eliminando la premisa que es imposible superar la velocidad de la luz no se pueden explicar los demás fenómenos observados. No se trata de negar que no pueda surgir una teoría mejor, sino de decir que en caso de que surja, extremo que es bastante probable, se convertiría en una teoría más amplia en cuyo seno quedarían comprendidas las actuales, de la misma forma que ocurrió con las teorías de Newton cuando se formularon las teorías de Einstein.
Muchas de las veces en que se ha dicho que se superaba c no han resultado ser más que observaciones totalmente acordes con la teoría de Einstein, teñidas de un toque de sensacionalismo por los medios de comunicación.
Hoy el físico medio, cuando trata estos temas, está ya demasiado alejado del sentido común; por ello ha sido encomiable la labor de Stephen Hawking o Carl Sagan, por difundir unos conocimientos que, de otra forma, estarían vedados a la mayoría por simple incomprensión de la terminología usada.
Véase también
Enlaces externos
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